JPH0556873B2 - - Google Patents

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JPH0556873B2
JPH0556873B2 JP60269715A JP26971585A JPH0556873B2 JP H0556873 B2 JPH0556873 B2 JP H0556873B2 JP 60269715 A JP60269715 A JP 60269715A JP 26971585 A JP26971585 A JP 26971585A JP H0556873 B2 JPH0556873 B2 JP H0556873B2
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JP
Japan
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Masaaki Niwa
Junta Yamamoto
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は撮像管などの光電変換素子、詳しくは
高解像度を有する光導電膜を備えた光導電素子に
関するものである。 従来の技術 光導電素子とは、光情報を電気信号に変換する
ものであり、アモルフアスシリコン、結晶シリコ
ン、カドミニウムセレン、酸化鉛などが光導電膜
として使われている。以下従来の光導電素子につ
いて説明する。 従来の光導電素子を第3図に示す。ガラス基板
10上の主面に透明電極(以下ネサ膜と略称す
る。)11を形成し、さらにその上に酸化鉛(以
下PbOと略称する)を主体とした光導電膜12〜
15を形成していた。 その膜の製造方法は、透明ネサ膜11上に、以
下の方法により光導電膜を成長させていた。 ガラス基板10を所定の温度に保ち、白金ボー
トにセツトした所定量のPbO粉末を、水素化合物
ガスと酸素(以下O2と略称する)との混合雰囲
気中にて、所定のボート温度でネサ膜11上に真
空蒸着していた。 この段階においてネサ膜11とPbO膜との接合
部分にN型領域12を形成し、この接合部分以外
のPbOでは型領域13が形成されている。 PbOを真空蒸着した後、光導電膜の裏面に長波
長光吸収領域14を設ける為に、硫化水素又はセ
レン化水素(以下、それぞれH2S、H2Seと略称
する。)ガスを導入し光学的禁制帯幅を他の領域
に比べて狭くしていた。 最終工程としてP型領域15を設ける為に、酸
素イオンを光導電膜裏面に注入してp型領域15
を形成していた。 光導電膜のバンド図は第3図Bに示す様に、ネ
サ膜11側からN型、型、P型となつたPIN構
造としていた(例えば、特公昭42−12098号公
報)。 またこの光導電膜を備えた光導電素子を動作さ
せるときは、第3図Cに示すようにガラス基板1
0裏面から入射した光を膜が吸収したときに発生
する電子・正孔対を、光導電膜のP型領域14と
N型領域12に電界をかけて移動させることによ
り、入射光を電気信号に変換していた。 発明が解決しようとする問題点 この場合、長波長光の吸収領域14が光導電膜
(PbO膜)裏面にて設けられており、ネサ膜11
側から入射してきた光は光導電膜内において散乱
される。この散乱は、膜厚方向に進めば進むほど
大きくなり、赤色光の様な長波長光においてこの
入射光の散乱度は顕著となる。 この様な光導電膜をイメージセンサーとして利
用する場合、一般に赤色入射光の方が青色光照射
時に比べて解像度が低いという問題が生じる。こ
の理由として青色光は赤色光に較べて波長が短く
エネルギーが大きいため、青色光の光子束が光導
電膜内に侵入すると、速やかに、即ち、入射光子
束の広がりが大きくならないうちに電子・正孔対
を発生し、光導電膜に印加される電界に引つ張ら
れて電気信号となる。したがつて、膜内の光散乱
の度合が比較的小さい状態で吸収される。 ところが赤色光は、青色光に比べて波長が長く
エネルギーが小さいため、青色光吸収部分である
I型領域14では吸収されず、I型領域14で示
される光学禁制帯幅よりも小さい領域にあたるま
では電子・正孔対を発生しない。 そして、赤色光の光子束は禁制帯幅が狭い長波
長吸収領域(S2ドーブ部分)14にあたつて初
めて電子・正孔対となり電気信号に変換される。 しかしS2ドープ14は光導電膜の裏面部分に
設けられているので、電気信号に変換される地点
では、もはや入射した赤色光の光束は散乱され、
ボケた光子束の状態で電気信号に変換される。そ
の結果、赤色光による光学像がボケた状態で膜に
吸収される事が第一に挙げられる。 この問題は膜厚を薄くすると解決されるという
事は容易に推察されるが、薄くした事により赤色
光感度が不足するだけでなく容量性残像の劣化を
もたらすので膜厚を薄くできない。 そこで本発明はかかる点を鑑み、他の特性を劣
化させる異なくPbO膜内の長波長光散乱を軽減し
て、解像度の高い光導電膜を備えた光導電素子を
提供することを目的とする。 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決する手段として、従
来の製造方法に加えネサ膜近傍のPbO膜に長波長
光吸収領域を設ける為に、従来の方法で薄いPbO
の第一層を蒸着し、次にH2S又はH2Se等の水素
化合物ガスドーブを行なうか、もしくは光学的禁
制帯幅の狭い材料〔例えば硫化鉛又はテルル化鉛
(以下それぞれPbS、PbTeと略称する。)〕を蒸着
して長波長光吸収領域を設ける。次に従来の製造
方法に基づき再びPbOの第二層を蒸着してPIN構
造とする。 作 用 本発明は上記した構成によりネサ膜近傍に設け
た長波長光吸収領域により可視光域において膜内
侵入距離が長い成分の入射光を、膜の入射光側で
吸収して膜内光散乱を軽減し、同散乱による解像
度限界を向上させる効果を有する。 実施例 以下に本発明の実施例を説明する。 実施例 1 第1図は本発明の一実施例における光導電素子
の光導電膜の構成図で、同図Aは膜構造の断面図
を示し、同図Bにはそのバンド図である。 第1図Aにおいて1はガラス基板、2はネサ膜
である(以下、ネサ膜を塗布したガラス基板をタ
ーゲツトと略称する。)。 このネサ膜2の上に光導電膜が形成されてい
る。従来の膜と比較して、長波長吸収領域5が入
射側であるPbO層のネサ膜11近傍に設けられて
いる点が異なる点である。このようにすることに
より、ガラス基板1を通して長波長が入射してき
ても、光学禁制帯幅の小さい長波長吸収領域5が
PbO層のネサ膜2近傍側に形成されているため、
その領域5で吸収される。そのため、膜内で長波
長の入射光が散乱される度合が非常に小さくな
る。 以下、本実施例の光導電膜の製造方法について
説明する。 先ずPbO粉末の白金ボートにセツトした真空容
器内にターゲツトをセツトする。同容器内部を真
空にしてガス出しを行なつた後、ターゲツトを所
定の温度に保つ。真空度が〜10-7Torr台になる
とO2ガスと水素化合物ガスとを所定の分圧比で
導入し、O2と水素化合物ガスのガス雰囲気に保
つた後に白金ボートを室温から昇温する。 白金ボート温度が所定の温度に達するとシヤツ
ターを開いてターゲツトに蒸着を開始する。膜厚
にして1〜2μm程度蒸着した後、白金ボート温
度を室温まで下げ、同時にガス導入を中止し、タ
ーゲツト温度も室温に戻して再び高真空状態にす
る。この状態においてPbOの第一層3〜5(3は
ネサ膜との接合部であるN型領域、4はI型領
域、5は後述するS1ドープ領域)がターゲツト上
に形成されている。 次にH2SやH2Se等の水素化合物ガスを真空度
にして10-5Torr台まで導入し、120秒間放置する
(以下S1ドープ〔〜10-5Torr×120秒〕と略称す
る)。この際、PbOの第一層の裏面部5はS1ドー
プにより高濃度のSが含有されており、同部分の
光学的禁制帯幅はS1ドープ無しで蒸着した従来膜
に較べて狭くなつている。この領域5が長波長吸
収領域である。 S1ドープを行なつた後、H2SやH2Se等の水素
化合物ガスの導入を中止して再び前述した工程と
同様にPbOの第二層目6〜8(6はI型流域、7
は後述するS2ドープ領域、8は後述するO2放電
によるP型領域)を形成する。 次にO2及び水素化合物ガスの導入を止めて再
び高真空にし、ターゲツト温度も室温に戻す。 次にS1ドープと同じ要領でH2SやH2Se等の水
素化合物ガスをドーピングする。これをS2ドープ
と呼ぶ事にする。S2ドープは通常工程でなうドー
ピングであり、〜10-5Torr台、4分30秒放置の
条件で行なう。(S2ドープ〔〜10-5Torr×4分30
秒〕と略称する。)このS2ドープを行なつた領域
7は膜内電界分布のバランスを保ち、かつS1ドー
プ領域5で吸収しきれなかつた長波長光成分を吸
収する役目を担うが、S1ドープだけでも解像度向
上には有効である。 S2ドープ終了後、最終工程であるO2イオンの
注入を行なう。真空容器を再び高真空に保ち、タ
ーゲツト温度も室温のままでO2ガスを導入し酸
素雰囲気に保つ。膜厚方向に高圧DCバイアスを
印加してイオン化したO2イオンをPbO膜裏面に
注入する。注入された領域7は酸素過剰のPbO領
域であるのでP型になつている。 この様にしてネサ膜2との接合領域3に形成さ
れたN型、第二層6に形成されたI型、そして
O2放電領域7により形成されたP型によりPIN
構造を有する光電変換素子は長波長光吸収領域で
あるS1ドープ領域5を設ける事により高い変調度
を有する。全膜厚は約10μmである。(以下S1
S2のドープを施した膜をSダブルドープ膜と略称
する。) 第3図には比較の為、従来の方法で形成された
光導電膜の構成図を示す。同図Aは膜構造の断面
図を示し、同図Bにはそのバンド図を示す。同図
において第1図と異なる点は長波長吸収領域5を
前面に設けていない事である。 第2図にはSダブルドープ膜の2次イオン質量
分析(以下SIMS分析と略称する)の結果を示
す。同図はPbO及びSの含有量の膜厚方向の分布
を与えるもので縦軸に含有量に相当する信号強
度、横軸に膜裏面から測定した深さを示す。S及
びPbO共に激減している所がネサ膜との接合部で
あり、膜厚を意味する。同図よりS1及びS2ドープ
のピークが明らかに認められる。 第4図には従来膜のSIMS分析結果を示す。S
ダブルドープ膜で認められた様なS1ドープのピー
クはなくS2ドープのピークだけが認められる。 この様にして形成された光導電膜を2/3インチ
の撮像管ターゲツトとして用いた場合の変調度を
従来膜の場合と比較したのが次に示す第1表であ
る。
【表】 暗電流値からも判る様にSダブルドープ膜は良
好な阻止時特性を示していた。同表から変調度は
赤色光で32%が40%、緑色光で41%が50%と大き
く向上したのが判る。 又、他の諸特性は従来膜の場合と比較して支障
はなく安定性も優れている事は言うまでもない。 実施例 2 次に、他の実施例としてS1ドープの所要時間を
変えた場合の実施例を示す。この場合、S1ドープ
の所要時間以外の項目については総て先の実施例
の場合と同様である。 この実施例2ではS1ドープの所要時間を60秒及
び90秒にして形成した膜を2/3インチの撮像管タ
ーゲツトとして用いた場合の結果を第2表に示
す。同表より先の実施例1と同様、良好な阻止特
性を有した高変調度膜が得られている事が判る。
【表】 実施例 3 実施例3ではS1ドープの所要時間だけでなく
H2S又はH2Se等の水素化合物ガス圧を変えた場
合について示す。次に示す第3表ではS1ドープが
〔0.31×10-5Torr×30秒〕、〔0.17×10-5Torr×60
秒〕及び〔0.31×10-5Torr×60秒〕の3条件で形
成された試料についての結果を従来膜の場合と比
較して示してある。
【表】 本実施例においても実施例2と同様S1ドープ工
程の他は総て実施例1と同様である。同表より良
好な阻止特性を有した高変調度膜が得られている
事が判る。 尚、これらの実施例においてH2SやH2Se等の
水素化合物ガスのドープの代りに別に設けたボー
トからPbS、PbTやPbSe等光学的禁制帯幅が狭
い材料を蒸着しても同様の効果が得られることは
言うまでもない。 発明の効果 以上、本発明はPbO光導電極を高解像度イメー
ジセンサーとして応用する際に問題とされる長波
長光の膜内光散乱に起因する解像度限界を向上さ
せる手段として、長波長光吸収領域を従来法によ
る膜裏面だけでなく膜の前方部分に新たに形成す
る事により解像度の向上を実現させうる方法を提
供するものであり来たるべき高品位時代に対応し
うる極めて有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは本発明の一実施例における光導電素
子のSダブルドープを施したPbO膜の構成図、第
1図Bはそのバンド図、第2図は本実施例におけ
るSダブルドープ膜のSIMS分析結果を示す特性
図、第3図Aは従来の光導電素子におけるS2ドー
プだけが施されたPbO膜の構成図、第3図Bはそ
のバンド図、第3図Cは電界を印加したときのバ
ンド図、第4図は従来例におけるS2ドープ膜の
SIMS分析結果を示す特性図である。 1……ガラス基板、2……透明電極、3……
PbO第一層接合部(N型)、4……PbO第一層
(I型)、5……PbO第一層(S1ドープ部)、6…
…PbO第二層(I型)、7……PbO第二層(S2
ープ部)、8……PbO第二層/O2放電部(P型)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガラス基板1の一主面に透明電極2を介し
    て、N型PbO第1半導体層3、型PbO第2半導
    体層4,6そしてP型PbO第3半導体層8の各光
    導電材料を順次積層したPIN構造をもつ光導電素
    子であつて、 前記型第2半導体層4,6の前記ガラス基板
    1近傍に、前記型第2半導体層4,6より光学
    的禁制帯幅が小さい光導電材料からなる長波長吸
    収領域5を備え、前記ガラス基板1の他主面から
    入射する入射光のうち長波長光を前記長波長吸収
    領域5で吸収することを特徴とする光導電素子。
JP60269715A 1985-11-29 1985-11-29 光導電素子 Granted JPS62128574A (ja)

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JP60269715A JPS62128574A (ja) 1985-11-29 1985-11-29 光導電素子

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JP60269715A JPS62128574A (ja) 1985-11-29 1985-11-29 光導電素子

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JPS62128574A JPS62128574A (ja) 1987-06-10
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